Наблюдавшийся в конце XVIII и начале XIX века любительский интерес к булатному оружию и к булату как к стали особого рода к тридцатым годам приобрел иной характер. Металлурги многих стран стремились раскрыть «тайну булата» и тем самым найти путь к изготовлению лучших сортов стали для наиболее ответственных машинных частей. В двадцатые годы XIX столетия началось строительство железных дорог. Для того чтобы обеспечить безопасность движения на них, также нужна была сталь повышенного качества.

Между тем проблема передела чугуна в сталь по-настоящему еще не была решена. Все, что в этом направлении делалось в западных странах, не могло обеспечить тех темпов технического прогресса, которые диктовались законами развития общества. Этим в большой мере и объясняется тот повышенный интерес, который проявлялся во всем мире к производству стали вообще и булата в частности.

Особенно много писалось о булатах. В ряде журналов появились статьи, авторы которых доказывали, что особые свойства старинных булатов следует объяснить исключительно тем, что древние металлурги прибавляли к стали какие-то таинственные листья, ветки и разные вещества, и до тех пор, пока не удастся установить, какие это были листья и ветки, нечего и думать о раскрытии «тайны булата».

Аносов внимательно следил за всем, что писалось о производстве стали. Однажды, когда у него был отец жены Конон Яковлевич Нестеровский, Аносов показал ему иностранный журнал с очередной статьей о булате.

— Посмотрите, о чем они пишут, к средневековью возвращаются.

Конон Яковлевич внимательно прочел статью, отложил журнал и задумался.

— А может быть, они и правы, — сказал он после долгой паузы.

Аносов был несказанно удивлен:

— Что вы хотите этим сказать?! Отказаться от химии и искать чудодейственные листья!

— А что такое листья или ветви? Вы об этом подумали?..

Аносов тогда уже был близок к мысли, что качество стали зависит от формы соединения железа с углеродом. Замечание Нестеровского заставило его насторожиться. А что, если Нестеровский прав? Аносов решил внести поправку в план своих исследований и применить для выплавки булата различные вещества, содержащие углерод.

В сочинении «О булатах» есть специальный раздел «О влиянии на железо различных тел, содержащих углерод». Аносов рассказывает в этом разделе о плавках, которые он проводил с применением растений, животных тел и различных ископаемых.

Аносов начал с клена. Опыты оказались удачными. При одной пятидесятой клена, отмечает исследователь в своем сочинении, твердость стали увеличивается, «узоры то бывают слабы, то обнаруживаются явственно и в последнем случае сходны с булатом».

«Узоры явственные, похожие на хорасан», «узоры продольные, похожие на шам» — такие замечания появляются на страницах журнала.

«Ковалось хорошо, узоры сходны с хорасаном. На сплавке и по краям тигля находился шлак гиацинтового цвета. От нижнего конца вытянуты два кованца, а из них приготовлены два булатные клинка, кои представлены в Департамент Горных и Соляных дел. Узоры на обоих были довольно сходны и явственны. Они походили на хорасан. Грунт светлосерый и чистый»41.

Что же — тайна раскрыта?!

Можно праздновать победу?

Аносов не из тех, кто склонен принять признаки победы за самую победу. Снова и снова анализирует он результаты опытов, сопоставляет условия плавок. Теперь Аносов сосредоточил свое внимание на шлаках.

Можно ли, следуя по этому пути, получать булаты и более высоких сортов? Какие процессы обусловили успех? Аносов не успокоился, покуда сам не дал себе ответа на волновавшие его вопросы. Он пришел к выводу, что «переход земель и щелочей, заключающихся в дереве, в шлак, а не присоединение к железу, способствуют к образованию собственно булатных узоров, которые на иных образцах были столь явственны, что составляли булат, подобный хорасану, но не высокого качества».

Вслед за тем Аносов провел ряд опытов с применением других растений, а также кости и рога. Для плавки булата он применял березовое дерево, цветы, бакаутовое дерево, сорочинское пшено, ржаную муку, рог сырой и рог жженый, слоновую кость… Все эти опыты показали лишь «наклонность к образованию булата».

После этого Аносов перешел к опытам, имевшим цель проверить характер соединений железа и углерода.

«Не видев возможности достигнуть удовлетворительного успеха ни помощью углерода растений, ни помощью углерода животных, мне оставалось ожидать оного в царстве ископаемых», — писал Аносов.

Идеально чистым видом углерода является алмаз, но он дорог. Алмаз Аносов оставил на крайний случай и остановился на графите. Но и чистого графита не было. Графит, которым располагал экспериментатор, был невысокого качества, он был переслоен серным колчеданом.

Аносов и его помощник Швецов тщательно перебрали весь графит, его оказалось всего лишь два фунта.

Начались решающие опыты. В это время Аносов дни и ночи проводил у горна. Надев рабочий передник и большие рукавицы, он сам вел плавки. Не присаживаясь, у горна проглатывал свой обед, при этом каждый раз заставлял Швецова делить с ним трапезу.

Аносов тщательно взвешивал материалы. Он умел отлично регулировать печь. По цвету пламени определял степень нагрева. Плавка, записанная в книге опытов под № 107, проводилась в малом тигле без крышки. В него заложили пять фунтов железа и графит. Результат получился такой, какой и ожидал Аносов:

«В нижнем конце обнаружились узоры настоящего хорасана. От нижнего конца вытянут кованец для клинка; при ковке употреблено старание к сохранению узора. Таким образом получен был первый клинок настоящего булата, которого узоры к концу становились хуже».

Следующая плавка велась по несколько иному технологическому режиму. Горшок дольше оставался без крышки. Узоры в нижней половине сплавка были лучше, чем при первом опыте. Из этого сплава был приготовлен другой клинок, узоры на котором оказались ровнее.

Аносов был близок к победе. Об этом он рассказывал в своем труде «О булатах»:

«Уже первый опыт увенчался большим успехом, нежели все предшествовавшие… Результаты повторенных несколько раз опытов с тем же графитом оказывались сходными. Вся разность заключалась в незначительном изменении грунта и формы узоров, большей частью средней величины. Но этот успех был непродолжителен: с переменой графита, или металл не плавился, или не ковался, или, наконец, терялись в нем узоры…»

Однако природа булата Аносову была ясна:

«Железо и углерод и ничего более. Все дело в чистоте исходных материалов, в методе охлаждения, в кристаллизации».

Чтобы создать научно обоснованный процесс выплавки булата, предстояли новые искания.

В апреле 1833 года Павел Петрович был утвержден в должности начальника горного округа.

Каждый день и каждый час Аносова расписаны. Под его началом огромное хозяйство: Златоустовская оружейная фабрика, доменные печи, Саткинский, Кусинский, Артинский заводы, железные рудники, карьеры, лесосеки, углежжение, Миасские золотые промыслы. За всем надо присмотреть, чтобы работа шла споро, чтобы людей зря не притесняли, чтобы уроки задавались правильные и посильные, чтобы, где можно, труд облегчить и зря людей не морить…

Один день в неделю Аносов проводил в Миассе, день в две недели в Сатке… Во всем округе хорошо знали тройку аносовских коней.

Дорога из Златоуста в Миасс лежит через горный хребет. На перевале и летом гуляют сильные ветры, густые облака обволакивают все кругом, так что иногда не видно ни зги: оступись кони — и полетишь в пропасть. Но никакая непогода не могла заставить начальника горного округа изменить расписание своих выездов.

Приезды Аносова на заводы были не инспекционными посещениями высокого начальства: он спускался в забои и сам нередко брал в руки кирку, чтобы показать рабочему, как сподручнее отбивать породу; он шел к горнам, к домнам и показывал, как лучше регулировать ход процессов; он бывал в рабочих казармах, выслушивал жалобщиков, снимал несправедливо назначенные наказания и взыскивал с нерадивых начальников за недосмотр, за лишний расход материалов, за формальное отношение к делу.

Но за всем этим Аносов ни на минуту не забывал о задаче, которую себе поставил, — раскрыть «тайну булата». Это являлось делом его жизни. Он был уже у самой цели — плавки с графитом дали булат, пусть еще не такой, о каком он мечтал, но путь к успеху был ясен.

Требовался хороший, чистый графит. Что ж, не ввозить же его с Цейлона или из Китая! Не станет он хлопотать о выписке графита. Его надо искать на Урале, в окрестностях Златоуста.

Вблизи Миасского завода расположено небольшое озеро Еланчик. На берегу его Аносов заметил следы графита в виде мелкой гальки. Отсюда выбрали те два фунта графита, при помощи которого удалось получить первые плавки хорасана. Из этого Аносов сделал вывод, что надо искать графит в самом озере.

Аносов организовал разведки, но они не дали положительных результатов. Лишь на берегу удалось собрать немного гальки…

Сто двадцать вторая плавка «ковалась хорошо, но узоры оказались слабыми».

Сто двадцать третья плавка «не сковалась, приписано худому качеству вновь полученного графита».

Сто двадцать восьмая «ковалась хорошо, узоры хорасана. На клинке сохранились такие же узоры. Грунт темный с синеватым отливом. В закалке крепче литой стали».

Аносов сделал вывод: «Из сих опытов следует, что совершенство булата, при одинаковых прочих обстоятельствах, зависит от совершенства графита или от чистоты углерода».

Он использовал для плавок карандаши и одновременно разослал письма начальникам других горных округов с просьбой искать графит.

Два года продолжались эти поиски.

Заканчивался 1834 год. Сколько было за это время проделано опытов, мы не знаем. В журнале Аносов сделал такую запись: «…в это время я не вел журнала, ибо опыты не сопровождались особенными успехами. Замечены были только те из них, которые заключали изменение в способе».

Большой знаток булата, владелец ценной коллекции, оренбургский генерал-губернатор Перовский прислал Аносову клинок из индийского вуца. Клинок этот был замечательно красив — узоры образовали как бы переплетающиеся большие гроздья винограда. Таких клинков Аносову еще не приходилось видеть. По мнению Перовского, клинку этому должно было быть не менее двух-трех тысяч лет. Он был из лучшего старинного вуца.

Аносов был согласен с мнением Перовского. Но если это так, то булат, из которого сделан клинок-, вероятнее всего, получен путем прямого восстановления железа, — ведь тогда доменной плавки еще не было.

Аносов давно задумывался над вопросом, как получить сталь, минуя доменный процесс. И он предпринял опыты прямого восстановления железа.

Опыты эти делались в 1835 году, когда, по выражению самого Аносова, он занимался «отысканием потерянного».

Почти все опыты этой серии оказались удачными. Сто двадцать девятый опыт произведен с обожженной железной рудой и графитом, негодным для сплавления железа. Получили ковкий металл — продольный булат, то-есть булат, на котором узоры в виде продольных зигзагообразных линий.

В результате сто тридцать второго опыта изготовлен крошечный «королек» весом в 32 золотника. Откованный из него нож «по вытравке оказался весьма хорошим хорасаном».

Но Аносов искал метод массового производства металла, из которого можно было бы делать не только оружие, но и орудия труда. И к сто тридцать второму опыту он делает такое примечание: «Как ни заманчив этот способ, но как он убыточен, то и оставлен, тем более, что требует высокого качества руд и графита».

Независимо от того, что более или менее широкое применение этого метода оказалось практически нерациональным, само по себе решение вопроса Аносовым весьма показательно. В своем сочинении «О булатах» Аносов на этом подробно останавливается. Вот что он пишет:

«Смешивая железную руду с графитом, можно получить непосредственно из руд ковкий металл. Эти опыты заключают в себе открытие в металлургии железа, открытие, важное по многим отношениям: во-первых, потому что до сих пор из руд в тигле никто еще не получал ковкого металла, в полном смысле этого слова; во-вторых, потому что сим способом можно получать превосходный булат, если первые материалы будут высокого качества; в-третьих, потому что оно ведет к предположению, что древний и потерянный более 600 лет способ приготовления булата, известного под названием табан, едва ли не состоял в сплавлении графита с железной рудой, и, наконец, оно ведет к новым открытиям, которые могут послужить и к сбережению горючего материала в доменных, печах, и к улучшению качества самого чугуна в тех заводах, где графит находится близко; ибо если он может восстановлять железо, то он без сомнения заменит и часть угля, потребного для этой цели, а соединяясь с железом, улучшит чугун и приблизит его к состоянию более ковкому или увеличит в нем вязкость, что в особенности может принести пользу при отливке орудий».

В этих написанных около 120 лет назад строках изложена захватывающая программа работ для металлургов. Аносов смотрел далеко вперед.

Весьма характерно, что проблемы, которые столь четко наметил Аносов, впоследствии занимали умы таких корифеев науки, как Дмитрий Константинович Чернов и Дмитрий Иванович Менделеев.

Более чем через полвека после того, как Аносов написал вышеприведенные строки, — в 1899 году — Д. К. Чернов был увлечен проектом комбинированного плавильного агрегата, который должен был представлять собой сочетание шахтной печи с горном. Чернов говорил, что он видит «возможность получать непрерывным путем так же легко жидкую сталь или чистое железо непосредственно из руды, как выплавляют чугун в доменных печах»42.

И в том же 1899 году Д. И. Менделеев в своем отчете о поездке по горнозаводскому Уралу писал: «…придет со временем опять пора искать способов прямого получения железа и стали из руд, обходя чугун» и «…дойдут, вероятно, до того, что прямо в домне будут делать рельсовую сталь»43.

Над практическим разрешением этой задачи и поныне работают металлурги. Уже в годы пятилеток были созданы промышленные установки для прямого восстановления железа.

Новая серия опытов Аносова имела целью установить влияние на сталь различных видов соединений железа. Вслед за тем Аносов стал скрупулезно изучать процессы разливки, остывания, нагрева, проковки стали. Особенно занимал его метод разливки стали.

Наблюдения привели Аносова к мысли, что доступ воздуха влияет на свойства расплавленной стали. Чтобы в этом убедиться, он предпринял ряд интереснейших исследований.

Как вылить сталь из тигля, чтобы она не соприкасалась с внешним воздухом?

Аносов разработал довольно сложную систему разливки. Для этой цели приготовили железную форму с воронкой, несколько большей в окружности, нежели окружность тигля. Форму и воронку набили глиной с песком, оставив место для стали. Как только сталь поспевала, вынутый из печи тигель ставили в теплую золу, края тигля посыпали сухой глиной и затем на него ставили форму воронкой вниз. В форме же была впадина, соразмерная тиглю. После этого оставалось только перевернуть тигель вместе с формой, и сталь, не соприкасаясь с воздухом, выливалась.

Опыты разливки стали по новому способу Аносов начал в первых числах декабря. Важно было обеспечить идеальную просушку формы, малейшая трещина в ней — и горячая сталь уйдет.

Сушка проводилась очень осторожно; температура снижалась постепенно, процесс сушки длился несколько дней. Почти все эти дни Аносов не выходил из плавильни…

6 декабря был табельный день — праздновали тезоименитство царя. В офицерском собрании готовился бал. Жены горных офицеров и чиновников были заняты хлопотами, приготовлением туалетов. Да и мужчины всегда с особенным усердием готовились к ставшему традиционным балу.

Еще за месяц до этого Аносов, вспомнив Горный кадетский корпус, заинтересовался, какую пьесу будут разыгрывать в тот вечер, кто будет исполнять какие роли, и дал распорядителям бала немало полезных советов.

Аносов теперь стал всеобщим любимцем, хотя иные и не скрывали своего скептического отношения к его «чудачествам», к тому, что он — полковник корпуса горных инженеров — сам часто работает у горна, орудует щипцами, портит себе руки о глину, шлак, камни…

Наступил, наконец, праздничный вечер. С минуты на минуту в зале офицерского собрания ждали появления Аносова с женой.

Анна Кононовна была уже одета и несколько раз посылала узнать, скоро ли освободится Павел Петрович.

— Кажется, немало дней в году, можно бы и в будни проделать эти опыты. Так нет же, он еще там возится, — говорила она, все более раздражаясь.

Чуть ли не в десятый раз бегала девушка в плавильню. Был восьмой час вечера, когда она, вернувшись оттуда, вбежала в дом ни жива ни мертва, и только могла выговорить одно слово: «горят!»

Анна Кононовна поняла, что случилось несчастье, и, несмотря на мороз, как была в бальном платье, так и побежала через площадь на фабрику. В плавильне она увидела Аносова, склонившегося над лежавшим на полу человеком. Павел Петрович был очень бледен. Анна Кононовна со слезами бросилась к нему, и он не удивился внезапному появлению жены.

— Все обошлось. Могло быть и хуже.

А затем, обращаясь к кому-то из рабочих, спросил:

— Что ж лекарь-то не идет?

— Он не в себе, — ответил посланный за лекарем.

— То-есть пьян, свинья, — рассердился Аносов. — Окатить его холодной водой и привести немедленно!

— Сейчас снова побегу.

Тогда только Анна Кононовна увидела, что рука мужа обернута белым шарфом.

— Что с рукой?

— Пустяки.

К ним подошел Швецов.

— Придется Николаю-угоднику большую свечу поставить, — сказал он очень серьезно. — Чудом ведь спаслись.

Аносов нехотя выговорил:

— Под таким дождем из расплавленного металла мне еще бывать не приходилось. Хорошо, что зима — одежда нас спасла.

И тут же добавил:

— Вероятно, неравномерно просушилась форма… А опыт придется повторить.

Явился, наконец, лекарь. У подмастерья оказался ожог ноги. Аносов приказал отнести его домой, снабдить лекарствами и выдать денег на лечение.

Вслед за Анной Кононовной прибежала и девушка, она принесла ей ротонду на беличьем меху. Павел Петрович укутал жену, и они отправились домой.

— Сообщить, чтобы без нас открыли бал? — спросила она.

— Нет…

Аносов умылся, надел парадный мундир с орденами. Рука ныла, пришлось сделать перевязь через шею. Так он уже поздно вечером появился на балу.

Все удивлялись, что в этот вечер Аносов был, как никогда, весел и приветлив.

А назавтра Аносов начал приготовления к повторению опыта. На сей раз просушка велась еще тщательнее, и ответ на волновавший Аносова вопрос был получен.

«Я повторил опыт… Успел вылить сталь, но при ковке она на поверхности получала трещины и плены, происшедшие, вероятно, от прикосновения стали к глине и песку. Сей опыт считаю я достойным замечания в особенности потому, что на стали сохранились узоры более явственные, нежели на вылитой обыкновенным способом; что они были подобны булатным и что имели даже тот вид и расположение, какое бывает на стали, не вылитой в форму и приготовленной с помощью флюса и окалины…» А в примечании Аносов подчеркивает: «Из этих данных следует заключить, что уничтожение узора в стали зависит более от доступа воздуха, нежели от скорости охлаждения…»

Опыты велись в разных направлениях. Аносов испробовал графиты разного качества и разнообразные флюсы. Сто тридцать восьмую плавку он провел на графите от тиглей, в качестве флюса применил кварц.

Результат: «На клинках оказались узоры шама».

Клинки, откованные из булата, полученного от сто тридцать девятой плавки, «составляли изрядный хорасан с узорами средней величины».

В примечании Аносов записал: «При повторении сих опытов замечено, что графитные пассауские тигли заключают неодинаковый графит. Опыты остановил до отыскания лучшего графита, а до получения оного я заменил его простыми карандашами с деревом».

Аносов уже предвидел близкую победу. Он искал не один, а несколько ключей к скрытой в веках тайне.

«За сими опытами, — пишет он в своем труде «О булатах», — следовали другие, клонившиеся к сплавлению графита без обожженного кварца, так как в этом флюсе я подозревал влияние силиция на булат. Избежать кварца я считал возможным и потому, что железные руды могут служить флюсом для расплавления графита и для получения самого булата. Но опыты (146–148) показали, что прибавление обожженной железной руды или окисла железа лишает булат узоров; между тем как тот же графит с кварцем (149) обращал железо в булат».

Аносов научился управлять процессом, он нашел тайну булата.

«Опыты показали, — заявляет он, — 1) что булат может быть получен без графита из всякого железа, прибавляя при переплавке его окалину и оставляя в тигле до охлаждения; 2) что навивное железо лучше обыкновенного, ибо грунт булата выше; и 3) что проковка этих булатов тем затруднительнее, чем более заключается углерода в стали».

И дальше:

«Сравнивая сей способ с персидским, описанным Магометом Али, в обоих находится много общего: то же сплавление железа в прикосновении с углем, та же выливка после плавки; недостает только окончательного процесса для проявления узоров, который, вероятно, от него был сокрыт и остается до сего времени неизвестным для европейцев…

…Но как булаты, получаемые помощью графита, сохраняют ковкость даже при крупных узорах, не требуя никакой другой работы, то я предпочел прежний способ новому и для усовершенствования булатов обратился к приисканию графитов по возможности лучшего качества».

В. Петербурге в это время продолжали проявлять повышенный интерес к булату. Начальником штаба корпуса горных инженеров был К. В. Чевкин — один из обладателей редкой коллекции булатов. Во время инспекторского осмотра заводов Златоустовского округа Чевкин высоко оценил приготовленные Аносовым образцы булатов. Узнав, что директор Парижского монетного двора Бреан предпринял опыты для выплавки булата, которые будто бы увенчались успехом, Чевкин поручил Аносову повторить эти опыты.

Аносов исполнил служебное поручение. Опыты были зарегистрированы в журнале под №№ 142–145. Вывод Аносова таков:

«Узоры на нижних концах полос были подобны опытам с растительными телами, но далеки от настоящего булата. Эти опыты убедили меня в том, что Бреан не близок еще к цели, особенно потому, что и самые понятия его о булатах, как я имел случай отметить выше, не вполне объясняют явления, встреченные мною при опытах».

Аносов сам, своими силами, своим ясным умом проник в тайну булата, нашел несколько способов его производства и остановился на одном из них — наиболее экономичном и позволяющем получать булат в больших количествах.

«Я снова достиг потерянного успеха», — писал он.

Лучшим методом получения булата Аносов считал сплавление железа с графитом или соединение его прямо с углеродом.

Начиная со сто сорок восьмого опыта, Аносов стал выдавать одну за другой плавки булата.

Но и на этом он не успокоился, решив до конца отработать технологический процесс. В результате — еще ряд важных выводов. Аносов писал: «…чем дольше плавится булат, тем более улучшается его качество».

Аносов получал булат уже не золотниками, а фунтами. Каждая плавка давала 10–12 фунтов. Аносов заранее мог оказать, какой булат получится от той или другой плавки: хорасан или шам. Из приготовленного булата он изготовил много сабель и шашек. Некоторые из них отослал в Петербург, и там они произвели огромное впечатление.

Успехи Аносова не могли не обратить на себя внимания, о них доложили царю. 20 января 1337 года главноуправляющий корпусом горных инженеров объявил «удовольствие царя за поднесенные первые образцы русского булата» — две сабли и одну черкесскую шашку.

В Царскосельском арсенале было немало сабель, клинков, шашек и других изделий из булата, привезенного из восточных стран. Аносовский булат им не уступал.

Сто семьдесят восьмой опыт дал «кара-табан с крупными узорами выше всех бывших».

Один из клинков, сделанных из плавки, записанной в «Журнале опытам» под № 179, употребили на изготовление сабли для великого князя Михаила Павловича. Саблю эту впоследствии передали в Государственный Эрмитаж, где она хранится и до сих пор.

Аносов считал, что булат этой сабли является кара-табаном. И действительно, узор аносовской сабли аналогичен узору клинка, хранящегося в Эрмитаже. На этом клинке выгравированы слова: «Амели Табан», что значит — работа Табана.

В конце 1837 года Златоустовская фабрика начала выпускать булатное оружие значительными партиями.

«Приготовленные мною в продолжение опытов булаты в виде различного рода оружия и изделий представлены на благоусмотрение начальства и помещены на бывшей выставке в Санкт-Петербурге в 1839 году», — пишет Аносов.

Последние два сравнительных опыта (185–186) Аносов провел с целью установить влияние на булат алмаза, как чистейшего углерода. Еще в самом начале своих исканий он думал о применении алмаза, но тогда он от этого опыта воздержался. После того как тайна булата была раскрыта, Аносов решил испытать и алмаз. Аносов старался провести обе плавки по возможности при одинаковых обстоятельствах.

«Я сплавил по 5 фунтов железа и по 1/2 фунта графита, прибавив к одному из них алмаз в 1/4 карата. По окончании опыта остаток графита и шлак из тигля, в котором находился алмаз, были тщательно разобраны при помощи микроскопа; но в них алмаза не найдено, так что не осталось повода сомневаться в действительном его соединении с железом. Булаты, полученные при этих опытах, не представляли разности в пользу алмаза; напротив того, булат с алмазом был несколько хуже».

На этом закрывается «Журнал опытам».